Použitie vody ako nosiča tepla vo vykurovacom systéme je jednou z najobľúbenejších možností na udržanie teplého domu počas chladného obdobia. Systém je nutné správne navrhnúť a následne nainštalovať. V opačnom prípade bude vykurovanie neefektívne pri vysokých nákladoch na palivo, čo podľa vás je pri súčasných cenách energie mimoriadne nezaujímavé.
Bez použitia špecializovaných programov nie je možné samostatne vypočítať ohrev vody (ďalej len „IDS“), pretože výpočty používajú zložité výrazy, ktoré nemožno určiť pomocou štandardnej kalkulačky. V tomto článku budeme podrobne skúmať algoritmus pre vykonávanie výpočtov, dávame použité vzorce, pričom sme zvážili priebeh výpočtov pomocou špecifického príkladu.
Prezentovaný materiál doplníme tabuľkami s hodnotami a referenčnými ukazovateľmi, ktoré sú potrebné pri výpočtoch, tematickou fotografiou a videoklipom, ktorý demonštruje dobrý príklad výpočtu pomocou programu.
Výpočet tepelnej bilancie bytovej štruktúry
Pre zavedenie vykurovacieho zariadenia, kde voda pôsobí ako cirkulujúca látka, je potrebné najprv vykonať presné hydraulické výpočty.
Pri vývoji a realizácii akéhokoľvek typu vykurovacieho systému je potrebné poznať bilanciu tepla (ďalej len TB). S vedomím tepelného výkonu na udržanie teploty v miestnosti si môžete vybrať správne zariadenie a správne rozložiť svoju záťaž.
V zime je v miestnosti určitá tepelná strata (ďalej len TP). Prevažná časť energie prechádza cez uzatváracie prvky a vetracie otvory. Nevýhodné náklady na infiltráciu, ohrev objektov atď.








TP závisí od vrstiev, ktoré tvoria uzatváracie konštrukcie (ďalej len OK). Najmä moderné stavebné materiály, najmä izolácia, majú nízky koeficient tepelnej vodivosti (ďalej len CT), takže sa cez ne stráca menej tepla. Pre domy v rovnakej oblasti, ale s inou štruktúrou OK, budú náklady na teplo odlišné.
Okrem určenia TP je dôležité vypočítať TB domova. Indikátor berie do úvahy nielen množstvo energie opúšťajúcej miestnosť, ale aj množstvo potrebnej sily na udržanie určitého stupňa opatrení v dome.
Najpresnejšie výsledky poskytujú špecializované programy určené pre stavebníkov. Vďaka nim je možné brať do úvahy viac faktorov ovplyvňujúcich TP.

S vysokou presnosťou je možné vypočítať TP obydlia pomocou vzorcov.
Celkové náklady na vykurovanie domu sa vypočítajú pomocou rovnice:
Q = Q ok + Q v,
Kde Q ok je množstvo tepla opúšťajúceho miestnosť cez OK; Q v - spotreba tepla ventilácie.
Straty spôsobené vetraním sa berú do úvahy, ak má vzduch vstupujúci do miestnosti nižšiu teplotu.
Výpočty sa zvyčajne berú do úvahy OK, vstupujúc na jednu stranu ulice. Sú to vonkajšie steny, podlaha, strecha, dvere a okná.
Všeobecné TP Q ok sú rovné súčtu TP každého OK, to znamená:
Q ok = ∑Q st + ∑Q okn + ∑Q dv + ∑Q ptl + ∑Q pl,
kde:
- Q st - hodnota TP stien;
- Q okn - okná TP;
- Dvere Q dv - TP;
- Q strop - strop TP;
- Q pl - podlaha TP.
Ak má podlaha alebo strop na celej ploche inú štruktúru, potom sa TP pre každú časť vypočíta samostatne.
Výpočet tepelných strát prostredníctvom OK
Pre výpočty sú potrebné nasledujúce informácie:
- konštrukcia steny, použité materiály, ich hrúbka, CT;
- vonkajšia teplota v extrémne chladnej päťdňovej zime v meste;
- oblasť OK;
- orientácia OK;
- odporúčaná teplota v obydlí v zime.
Pre výpočet TP je potrebné nájsť celkový tepelný odpor R cca . Aby sme to dosiahli, musíme poznať tepelný odpor R 1, R 2, R 3, …, R n každej vrstvy OK.
Koeficient R n sa vypočíta podľa vzorca:
Rn = B / k,
Vo vzorci: B je hrúbka vrstvy OK v mm, k je CT sken každej vrstvy.
Celkový R môže byť určený výrazom:
R = nRn
Výrobcovia dverí a okien obyčajne označujú koeficient R v cestovnom pase k výrobku, takže nie je potrebné počítať ho samostatne.

Všeobecný vzorec na výpočet TP prostredníctvom OK je nasledovný:
Q ok = ∑S × (t vnt - t nar ) × R × l,
Pokiaľ ide o:
- S - plocha OK, m 2 ;
- t vnt je požadovaná teplota v miestnosti;
- t nar - teplota vonkajšieho vzduchu;
- R - koeficient odporu, vypočítaný samostatne alebo prevzatý z pasu výrobku;
- l - špecifikovanie koeficientu s prihliadnutím na orientáciu stien voči svetovým stranám.
Výpočet TB umožňuje zvoliť zariadenie s požadovanou kapacitou, čím sa eliminuje pravdepodobnosť nedostatku tepla alebo jeho prebytku. Nedostatok tepelnej energie je kompenzovaný zvýšením prietoku vzduchu vetraním, nadbytkom - inštaláciou prídavného vykurovacieho zariadenia.
Spotreba tepla ventilácie
Všeobecný vzorec pre výpočet TP ventilácie je takýto: \ t
Q v = 0, 28 × L n × p vnt × c × (t vnt - t nar ),
Vo výraze majú premenné nasledujúci význam:
- L n - náklady na privádzaný vzduch;
- - hustota vzduchu pri určitej teplote v miestnosti;
- c je tepelná kapacita vzduchu;
- t vnt - teplota v dome;
- t nar - teplota vonkajšieho vzduchu.
Ak je v objekte inštalované vetranie, potom parameter L n je prevzatý z technických vlastností zariadenia. Ak nie je vetranie, potom sa vykoná štandardný indikátor špecifickej výmeny vzduchu, rovný 3 m 3 za hodinu.
Na základe toho sa Ln vypočíta podľa vzorca:
L n = 3 × S pl ,
Z hľadiska S pl - podlahová plocha.

Ďalej by ste mali vypočítať hustotu vzduchu pri danej teplote t vnt .
Toto možno vykonať pomocou vzorca:
p vnt = 353 / (273 + tvnt) ,
Špecifická tepelná kapacita c = 1.0005.
Ak je vetranie alebo infiltrácia neorganizovaná, v stenách sú medzery alebo diery, potom výpočet TP cez otvory by mal byť zverený špeciálnym programom.
V našom ďalšom článku sme uviedli podrobný príklad tepelného inžinierstva stavby so špecifickými príkladmi a vzorcami.
Príklad výpočtu tepelnej bilancie
Zvážte dom s výškou 2, 5 m, šírkou 6 ma dĺžkou 8 m, ktorý sa nachádza v meste Okha v regióne Sachalin, kde teplomer teplomera klesne o -29 stupňov na extrémne chladné 5 dňové obdobie.
Výsledkom merania bola teplota pôdy nastavená na +5. Odporúčaná teplota vo vnútri konštrukcie je +21 stupňov.

Steny predmetného domu pozostávajú z:
- hrúbka muriva B = 0, 51 m, CT k = 0, 64;
- minerálna vlna B = 0, 05 m, k = 0, 05;
- oproti B = 0, 09 m, k = 0, 26.
Pri určovaní k je lepšie použiť tabuľky uvedené na webovej stránke výrobcu alebo nájsť informácie v technickom liste výrobku.

Podlaha pozostáva z nasledujúcich vrstiev:
- OSB dosky B = 0, 1 m, k = 0, 13;
- minwats B = 0, 05 m, k = 0, 047;
- cementový poter B = 0, 05 m, k = 0, 58;
- expandovaný polystyrén B = 0, 06 m, k = 0, 043.
V dome nie je suterén, a podlaha má rovnakú štruktúru v celej oblasti.
Strop sa skladá z vrstiev:
- dosky sádrokartónu B = 0, 025 m, k = 0, 21;
- izolácia B = 0, 05 m, k = 0, 14;
- prekrytie strechy B = 0, 05 m, k = 0, 043.
V podkroví nie sú žiadne východy.
V dome je len 6 dvojkomorových okien s I-sklom a argónom. Z technického pasu k produktom je známe, že R = 0, 7. Okná majú rozmery 1, 1x1, 4 m.
Dvere majú rozmery 1x2, 2 m, R = 0, 36.
Krok č. 1 - výpočet tepelnej straty steny
Steny v celej oblasti sa skladajú z troch vrstiev. Najprv vypočítame ich celkový tepelný odpor.
Prečo používať vzorec:
R = nRn ,
a výraz:
Rn = b / k
Vzhľadom na počiatočné informácie dostaneme:
Rst = 0, 51 / 0, 64 + 0, 05 / 0, 05 + 0, 09 / 0, 26 = 0, 79 +1 + 0, 35 = 2, 14
Po naučení R je možné pristúpiť k výpočtom TS severných, južných, východných a západných stien.

Vypočítajte plochu severnej steny:
S sev.sten = 8 × 2, 5 = 20
Potom nahradením Q ok = ∑S × (t vnt −t nar ) × R × l do vzorca a berúc do úvahy, že l = 1, 1, dostaneme:
Q sev.sten = 20 × (21 + 29) × 1, 1 × 2, 14 = 2354
Plocha južnej steny S yuch.st = S.v = 20.
V stene nie sú zabudované žiadne okná alebo dvere, preto pri zohľadnení koeficientu l = 1 dostaneme nasledujúci TP:
Q yuch.st = 20 × (21 +29) x 1 x 2, 14 = 2140
Pre západné a východné steny je koeficient l = 1, 05. Preto môžete nájsť celkovú plochu týchto stien:
S zap.st + S vost.st = 2 × 2, 5 × 6 = 30
V stenách je 6 okien a jedno dvere. Vypočítajte celkovú plochu okien a dverí S:
S okn = 1, 1 × 1, 4 × 6 = 9, 24
S dv = 1 × 2, 2 = 2, 2
Definujte steny S bez okien a dverí S:
S vost + zap = 30 - 9, 24 - 2, 2 = 18, 56
Vypočítame všeobecné TP východných a západných stien:
Q vost + zap = 18, 56 × (21 +29) × 2, 14 × 1, 05 = 2085
Po získaní výsledkov vypočítame množstvo tepla unikajúceho cez steny:
Qst = Q sev.st + Q yuch.st + Q vost + zap = 2140 + 2085 + 2354 = 6579
Celkové steny TP sú 6 kW.
Krok # 2 - Výpočet okien a dverí TP
Okná sú umiestnené na východnej a západnej stene, takže pri výpočte je koeficient l = 1, 05. Je známe, že štruktúra všetkých štruktúr je rovnaká a R = 0, 7.
Pomocou vyššie uvedených hodnôt oblastí dostaneme:
Q okn = 9, 24 × (21 +29) × 1, 05 × 0, 7 = 340
Vediac, že pre dvere R = 0, 36 a S = 2, 2 ich definujeme TP:
Q dv = 2, 2 × (21 +29) × 1, 05 x 0, 36 = 42
Výsledkom je, že cez okná sa dostane 340 W tepla a cez dvere 42 W.
Krok č. 3 - určenie podlahy a stropu TP
Je zrejmé, že plocha stropu a podlahy bude rovnaká a vypočíta sa takto:
S pol = S ptl = 6x8 = 48
Vypočítajte celkový tepelný odpor podlahy s prihliadnutím na jej štruktúru.
Rpol = 0, 1 / 0, 13 + 0, 05 / 0, 047 + 0, 05 / 0, 58 + 0, 06 / 0, 043 = 0, 77 + 1, 06 + 0, 17 + 1, 40 = 3, 4
S vedomím, že teplota pôdy t nar = + 5 a s prihliadnutím na koeficient l = 1, vypočítame Q podlahy:
Q pol = 48 × (21 - 5) × 1 × 3, 4 = 2611
Zaokrúhľujeme, že tepelná strata podlahy je okolo 3 kW.

Určite tepelný odpor stropu R ptl a jeho Q:
- R ptl = 0, 025 / 0, 21 + 0, 05 / 0, 14 + 0, 05 / 0, 043 = 0, 12 + 0, 71 + 0, 35 = 1, 18
- Q ptl = 48 × (21 +29) × 1 × 1, 18 = 2832
Z toho vyplýva, že cez strop a podlahu ide takmer 6 kW.
Krok # 4 - Výpočet vetrania TP
Vnútorná ventilácia je organizovaná, vypočítaná podľa vzorca:
Q v = 0, 28 × L n × p vnt × c × (t vnt - t nar )
Na základe technických vlastností je špecifická výmena tepla 3 kubické metre za hodinu, to znamená:
Ln = 3 × 48 = 144.
Na výpočet hustoty používame vzorec:
p vnt = 353 / (273 + tvnt ).
Konštrukčná teplota v miestnosti je +21 stupňov.

Nahradením známych hodnôt dostaneme:
p vnt = 353 / (273 + 21) = 1, 2
Výsledné číslice vo vyššie uvedenom vzorci nahradiť:
Q v = 0, 28 × 144 x 1, 2 x 1, 005 x (21 - 29) = 2431
Vzhľadom na TP pre ventiláciu bude celkový Q budovy:
Q = 7000 + 6000 + 3000 = 16000.
Prepočítané v kW, dosahujeme celkovú tepelnú stratu 16 kW.




Vlastnosti výpočtu CBO
Po nájdení indikátora TP pristúpia k hydraulickému výpočtu (ďalej len GR).
Na jeho základe dostávať informácie o nasledujúcich ukazovateľoch:
- optimálny priemer rúrok, ktoré budú s poklesom tlaku schopné prejsť daným množstvom chladiva;
- prúdenie chladiacej kvapaliny v konkrétnej oblasti;
- rýchlosti vody;
- hodnota odporu.
Pred začatím výpočtov, aby sa zjednodušili výpočty, zobrazujú priestorovú schému systému, v ktorom sú všetky jeho prvky usporiadané navzájom paralelne.

Zvážte hlavné etapy výpočtu ohrevu vody.
Hlavný cirkulačný krúžok GR
Metóda výpočtu GR je založená na predpoklade, že vo všetkých stúpačkách a vetvách sú poklesy teploty rovnaké.
Algoritmus výpočtu je nasledovný:
- V znázornenom diagrame, berúc do úvahy tepelné straty, sú aplikované tepelné zaťaženia pôsobiace na vykurovacie zariadenia a stúpačky.
- Na základe tejto schémy vyberte hlavný cirkulačný kruh (ďalej len „FCC“). Zvláštnosťou tohto prstenca je, že v ňom má cirkulačný tlak na jednotku dĺžky prstenca najmenšiu hodnotu.
- FCC je rozdelená na oblasti s konštantnou spotrebou tepla. Pre každú lokalitu uveďte počet, tepelné zaťaženie, priemer a dĺžku.
Vo vertikálnom systéme s jedným potrubím sa fcc považuje za krúžok, ktorým prechádzajú najviac zaťažené stúpačky počas slepej uličky alebo po pohybe vody pozdĺž diaľnic. Podrobnejšie sme diskutovali o prepojení cirkulačných krúžkov v systéme s jedným potrubím a výber hlavného systému v ďalšom článku. Samostatne sme venovali pozornosť postupu pri vykonávaní výpočtov s použitím konkrétneho príkladu na objasnenie.

V horizontálnom systéme s jedným potrubím by mal mať fcc najnižší cirkulačný tlak a jednotku dĺžky prstenca. Pre systémy s prirodzenou cirkuláciou je situácia podobná.
S GH vertikálnych stúpačiek typu s jedným potrubím, prietokové, nastaviteľné stúpačky, ktoré majú vo svojom zložení jednotné jednotky, sa považujú za jeden obrys. Pri stúpačkách so zatváracími sekciami vzniká separácia, pričom sa berie do úvahy rozloženie vody v potrubí každého uzla nástroja.
Spotreba vody v danej oblasti sa vypočíta podľa vzorca:
G kont = (3, 6 × Q kont × β 1 × β 2 ) / ((t r - t 0 ) × c)
Vo výraze literálne symboly akceptujú nasledujúce hodnoty:
- Q kont - tepelný záťažový obvod;
- β 1, β 2 - dodatočné tabuľkové koeficienty, ktoré zohľadňujú prenos tepla v miestnosti;
- c je tepelná kapacita vody rovná 4, 187;
- t r - teplota vody v prívodnom potrubí;
- t 0 - teplota vody v spätnom potrubí.
Po určení priemeru a množstva vody je potrebné zistiť rýchlosť jej pohybu a hodnotu odporu R. Všetky výpočty sa najvýhodnejšie vykonávajú pomocou špeciálnych programov.
Sekundárny cirkulačný kruh GH
Po hlavnom krúžku GH sa tlak v malom cirkulačnom krúžku stanoví pomocou najbližších stúpačiek s prihliadnutím na to, že tlakové straty sa môžu líšiť maximálne o 15% pri obvode s koncovým bodom a maximálne o 5% pri prechode.
Ak nie je možné spojiť stratu tlaku, nainštalujte podložku škrtiacej klapky, ktorej priemer sa vypočíta pomocou softvérových metód.
Výpočet batérií radiátorov
Vrátime sa k plánu domu, ktorý sa nachádza vyššie. Pri výpočte sa zistilo, že na udržanie tepelnej bilancie bude potrebné 16 kW energie. V tomto dome je 6 izieb pre rôzne účely - obývacia izba, kúpeľňa, kuchyňa, spálňa, chodba, predsieň.
Na základe rozmerov konštrukcie je možné vypočítať objem V:
V = 6 × 8 × 2, 5 = 120 m3
Ďalej musíte nájsť množstvo tepelného výkonu na m 3 . Za týmto účelom musí byť Q vydelený zisteným objemom, to znamená:
P = 16000/120 = 133 W na m3
Ďalej musíte určiť, koľko tepelnej kapacity bude potrebné pre jednu miestnosť. V grafe je už vypočítaná plocha každej miestnosti.
Určiť objem:
- kúpeľňa je 4, 19 × 2, 5 = 10, 47;
- obývacia izba - 13, 83 × 2, 5 = 34, 58;
- kuchyňa - 9, 43 × 2, 5 = 23, 58;
- spálňa - 10, 33 × 2, 5 = 25, 83;
- chodba - 4, 10 × 2, 5 = 10, 25;
- vstupná hala - 5, 8 × 2, 5 = 14, 5.
Pri výpočtoch sa musia zohľadniť aj priestory, v ktorých nie sú žiadne vykurovacie batérie, napríklad chodba.

Определим необходимое количество тепла для каждой комнаты, умножив объем комнаты на показатель Р.
Получим требуемую мощность:
- для санузла – 10.47×133=1392 Вт;
- для гостиной – 34.58×133=4599 Вт;
- для кухни – 23.58×133=3136 Вт;
- для спальни – 25.83×133=3435 Вт;
- для коридора – 10.25×133=1363 Вт;
- для прихожей – 14.5×133=1889 Вт.
Приступим к расчету радиаторных батарей. Будем использовать алюминиевые радиаторы, высота которых составляем 60 см, мощность при температуре 70 равна 150 Вт.
Подсчитаем необходимое количество радиаторных батарей:
- санузел – 1392/150=10;
- гостиная – 4599/150=31;
- кухня – 3136/150=21;
- спальня – 3435/150=23;
- прихожая – 1889/150=13.
Итого потребуется: 10+31+21+23+13=98 радиаторных батарей.
У нас на сайте также есть другие статьи, в которых мы подробно рассмотрели порядок выполнения теплового расчета системы отопления, пошаговый расчет мощности радиаторов и труб отопления. А если ваша система предполагает наличие теплых полов, то вам понадобится выполнить дополнительные вычисления.
Более подробно все эти вопросы освещены в следующих наших статьях:
- Tepelný výpočet vykurovacieho systému: ako správne vypočítať zaťaženie systému
- Расчет радиаторов отопления: как рассчитать необходимое количество и мощность батарей
- Расчет объема трубы: принципы вычислений и правила производства расчетов в литрах и кубических метрах
- Ako urobiť výpočet vykurovanej podlahy na príklade vodného systému
- Расчёт труб для тёплого пола: виды труб, способы и шаг укладки + расчет расхода
Závery a užitočné video na túto tému
В видео можно ознакомиться с примером расчета водяного отопления, который осуществляется средствами программы Valtec:
Гидравлические расчеты лучше всего осуществлять с помощью специальных программ, которые гарантируют высокую точность вычислений, учитывают все нюансы конструкции .
Вы специализируетесь на выполнении расчета систем отопления с использованием воды в качестве теплоносителя и хотите дополнить нашу статью полезными формулами, поделиться профессиональными секретами?
А может хотите акцентировать внимание на дополнительных расчетах или указать на неточность в наших вычислениях? Пишите, пожалуйста, свои замечания и рекомендации в блоке под статьей.